Реферати українською » Коммуникации и связь » Основні матеріали мікроелектроніки, застосовувані в процесі її розвитку


Реферат Основні матеріали мікроелектроніки, застосовувані в процесі її розвитку

 

ОСНОВНІМАТЕРИАЛЫМИКРОЭЛЕКТРОНИКИ,ПРИМЕНЯЕМЫЕ У ПРОЦЕСІ ЇЇ РОЗВИТКУ


Зміст

Запровадження

1. Основні етапи розвитку електроніки

1.1. Основна тенденція розвитку мікроелектроніки

1.2. Кремній і вуглець як основні матеріали технічних і живих систем

2. Основні матеріали мікроелектроніки

2.1 Фізична природа властивостей твердих тіл

2.2. Йонні і електронні напівпровідники

2.3. Нові перспективні матеріали дляелектроники

Висновки

Література


Запровадження

Бурхливий розвиток радіоелектронної апаратури були відбуватися без істотного поліпшення її параметрів. У радіоелектроніки та електронної техніці з'явилися нові, успішно розвивається напрям – мікроелектроніка. За порівняно короткий історичний час (перший транзистор був виготовлений 1948 року, перша інтегральна схема – в 1958 року) мікроелектроніка стала головним напрямом, визначальним прогрес у розвитку радіоелектронної апаратури.

>Твердотельная електроніка – це нове науково-технічний напрям, яке у вигляді фізичних, хімічних,схемотехнических і технологічних методів і прийомів розв'язує проблеми створеннявисоконадежних електронних пристроїв.

Як основних конструкційних матеріалів мікроелектроніці використовуються напівпровідники, метали і діелектрики. У цьому рефераті розглянуті основні матеріали, що собі застосування в мікроелектроніці.


1. Основні етапи розвитку електроніки

У 1948 р. весь потенціалтвердотельной електроніки переховувався в єдиному експериментальному зразку транзистора, дія якої було зрозуміло навіть у його творцям. Через 10 роківтвердотельние прилади вже виграли бій із лампами за обчислювальну техніку й породили об'єкт нової генерації – організоване скупчення транзисторів щодо одного кристалі, зване інтегральної мікросхемою.

Сучасний кристал масою кілька десятків міліграмів має значно більшою обчислювальної продуктивністю, ніж перші ЕОМ з безліччю кілька десятків тонн.

>Микроелектроника – це спосіб організації електронних процесів, що дозволяє обробляти інформацію у "малих обсягах твердого тіла. І ідеальної метою є система, що сполучає досконалість організації мозку з швидкодієютвердотельних процесів.

Взаємопроникнення процесів розробки, синтезу, функціонування та деградації у найближчій перспективі веде до схемою реалізованої природою вбиосистемах. Причому у мікроелектроніці технологія набуває функціональне значення яких і визначає принципові можливості систем.

Точні інформаційні системи створюються методами фізико-хімічної технології. Ще 1874 р. Браун відкриввипрямляющее властивість контактуметалл-полупроводник (>PbS), і прилади цього навіть отримали досить стала вельми поширеною у вищій чверті уже минулого століття. Але винахід вакуумного діода (1904, Флемінг) і тріода (1906, Лі де Форест) поклало край цієї ері напівпровідників. Справжнє час напівпровідників настало лише у 50-і роки по винайденні транзистора, у своїй варто пригадати роботиЛишенфильда, який ще 1925 року висловив ідею можливість створення польового транзистора. Проте котра першою 1948 року Бардіним,Браттейном і Шоклі створили біполярний транзистор, через 10 років було реалізований та польовою транзистор.

1.1 Основна тенденція розвитку мікроелектроніки

Сучасна технологія мікроелектроніки полягає в двох принципах: послідовному формуванні тонких шарів чи плівок за певних режимах та створення топологічних малюнків з допомогоюмикролитографии. Технологічні основи цих принципів йдуть всередину століть.

Однією з функціональних питань технології є питання чи можна цілком прибрати механічні поєднання й здійснити синтезтвердотельной структури на єдиній фізико-хімічному процесі. Ті відомості, якими ми сьогодні маємо щодо матеріалів, фізико-хімічної технологій і фізичних принципів неможливо дати відповідь. Проте розвиток живої природи (генетичного коду), історія розвитку техніки свідчить, що таке рішення можливо. Але радикальні зміни у технології завжди пов'язані з нової фізикою, новими матеріалами і будівництва нової елементної базою.

Основна тенденція мікроелектроніки, стійко що зберігається вже з більш 40 років – підвищення ступеня інтеграції N. Перспективність цієї тенденції зумовлена тим, що з налагодженому серійне виробництво вартість виробів слабко від своїх труднощі й визначається основному продуктивністю устаткування. Підвищити ступінь інтеграції N можна рахунок зменшення розмірів елементів чи рахунок збільшення розміру кристала. Обидва ці способу успішно реалізуються практично.

Тут доречне відзначити, що реальні машини створювали електротехніки, лампові – радіоінженери, транзисторні – фахівці з фізиці твердого тіла, ітвердотельной електроніці, ЕОМ на малих мікросхемах – фахівці з логічному проектування, ЕОМ великих інтегральних мікросхемах – фахівці з системотехніці.

1.2 Кремній і вуглець як основні матеріали технічних і живих систем

Кремній був єдиним матеріалом,раскрившим потенціал твердотільної інтегральноїсхемотехники, і він залишається практично єдиною основоюпланарной технології до нашого часу. Попри розмаїття нових матеріалів і нових принципів, кремній і сьогодні широко використовується.

Серед напівпровідників у кремнію є єдиний серйозний суперник – арсенід галію. Маючи вищої рухливістю носіїв,GaAs дозволяє досягти вп'ятеро вищих меж швидкодії.Полуизолирующий арсенід галію відкриває дорогу до ефективноївнутрисхемной ізоляції, та – до дешевше потужності розсіювання, ніж в кремнію. Кремній Демшевського не дозволяє реалізувати котрі випромінюють діоди, але забезпечуєфотоприемними системами весь видимий й близькогоИК-диапазони.

Нарешті, існує ще два сильних чинника: доступність матеріалу та її нетоксичність в людини. Кремній повністю задовольняє обом критеріям. Наведемо даніраспространенности в земної корі найчастіше використовуваних матеріалів мікроелектроніки: Si – 26,0%,Al – 7,45%, З – 0,35%,P – 0,12%,Gd – 7,510-4 %,As - 510-4%,Ge - 410-4%,Ga - 110-4%.

І, сьогоднімонокристаллический кремній – основа активної структуриСБИС, полікремній – зв'язку й опору, окисел і нітрид кремнію – ідеальні діелектрики, і навіть оптичніволноводи. Кремній використовується для чутливих датчиків тиску.

Кремній і вуглець перебувають у 4 групі періодичної системи.Углерод є підставою життя біосистем, а кремній основою “життя” кристалічних інформаційних систем. Отже мислячіC-системи доповнюють себебистродействующимиSi-системами.


2. Основні матеріали мікроелектроніки

 

2.1 Фізична природа властивостей твердих тіл

Бурхливий розвиток радіоелектронної апаратури були відбуватися без істотного поліпшення її параметрів. У радіоелектроніки та електронної техніці з'явилися нові, успішно розвивається напрям – мікроелектроніка. За порівняно короткий історичний час (перший транзистор був виготовлений 1948 року, перша інтегральна схема – в 1958 року) мікроелектроніка стала головним напрямом, визначальним прогрес у розвитку радіоелектронної апаратури.

>Твердотельная електроніка – це нове науково-технічний напрям, яке у вигляді фізичних, хімічних,схемотехнических і технологічних методів і прийомів розв'язує проблеми створеннявисоконадежних електронних пристроїв.

Як основних конструкційних матеріалів мікроелектроніці використовуються напівпровідники, метали і діелектрики. Історично різницю між металами, напівпровідниками ідиелектриками пов'язували з особливостями електропровідності цих тіл. До металам відносили речовини, мають питому провідність, вимірювану величинами порядку 104 (>Омсм)-1 . Речовини, мають питому провідність не більше 10-7 (>Омсм)-1 і меншу, зараховували додиелектрикам. Усі матеріали, які мали питому провідність не більше 104 10-7 (>Омсм)-1, вважалися напівпровідниками. З фізичної погляду таке визначення перестав бути досить точним. Наприклад, з допомогою запровадження домішок можна збільшитиелектропроводимость напівпровідників кілька порядків, зробивши її за величиною сумірної з провідністю металів, та заодно де вони стануть металами. Від металів напівпровідники відрізняються не величиною, а характером залежності удільної електричної провідності, передусім, від температури.

2.2 Йонні і електронні напівпровідники

У природі існує два типу напівпровідникових речовин: іонні напівпровідники і електронні напівпровідники.

>Рис. 2.1. Освітадвухкомпонентних напівпровідників

Сьогодні іонні напівпровідники не отримали поширення у техніці, бо за проходженні крізь них електричного струму змінюється до їхнього складу, структура і форма.

До електронним напівпровідникам ставляться дуже багато найрізноманітніших речовин. Позаяк у цих речовинах струм переноситься електронами, то, при проходженні немає перенесення речовини і прилади можуть експлуатуватися тривалий час. До цих напівпровідників ставляться 13 простих речовин: бір B, вуглець З, кремній Si, фосфорP, сірка P.S, германійGe, миш'якAs, сіра оловоSn, сурмаSb, вісмутBi, селенSe, телур Te, йодJ. До них належать і кілька бінарних сполук типуAXBVIII-X, де A – елемент групи X, а B – елемент групи VIII-X (рис. 1.1). Такі сполуки як AgCl,CuBr,KBr,LiF та інших. типуAIBVII не знайшли широко він.

У найближчим часом застосують сполуки типуAIIBVI, серед що у першу чергуCdS,CdSe,CdTe,ZnS,ZnO,ZnSe,HgTe,HgSe. Їх властивості зараз інтенсивно вивчаються. Поруч із сульфатами,теллуридами іселенидами дуже перспективними матеріалами єантимониди,арсениди,фосфиди,нитриди алюмінію, галію, індію, бору, які стосуються типуAIIIBV. Ці елементи вже нині є одним із найважливіших напівпровідникових матеріалів.Полупроводниковими властивостями маютьSiC іSiGe, які стосуються типуAIVBIV. Напівпровідникові властивості виявлено у сполук типуAIVBVI, серед якихPbS,PbSe,PbTe, сполук типуAIBVI, серед якихCuS,CuO,Cu2O та інших. Перспективними видаються складні з'єднання заліза і тверді розчини типуAXB1VIII-XB2VIII-X;A1XA2XBVIII-X;A1XA2XB1VIII-XB2VIII-X, наприклад,GaAsP,JnGaSb,ZnCdSeTe. Крім цих сполук напівпровідниковими властивості має дуже багато складніших сполук. Поруч із неорганічними матеріалами до напівпровідників належить і органічні матеріали, такі якантрацен,фталоцианин,коронен і цілий радий інших.

2.3 Нові перспективні матеріали для електроніки

У науці й техніці ведеться цілеспрямований пошук матеріалів, які мають новими властивостями. Останніми роками вченими інтенсивно вивчалися структура й поліпшуючи властивості таких матеріалів як сіра олово,теллурид ртуті, сплав вісмуту з сурмою. Найбільш інтенсивні властивості сірого олова ітеллурида ртуті – відсутністьзапрещенной зони. Вони належать добесщелевим напівпровідникам.Запрещенная зона у яких відсутня за будь-яких впливах, не змінюють симетрію кристалічною ґрати: нагрівання і охолодження у певному температурному інтервалі, всебічне стиснення, запровадження домішок.Сплави вісмуту з сурмою, навпаки, набувають нових властивостей що за різних зовнішніх впливах. Приміром, під впливом всебічного тиску, магнітного поля, за зміни хімічного складу цей матеріал може перейти до стану, яке маєзапрещенной зони. У деяких сплавах системивисмут-сурьма під впливом потужного магнітного поля утворюються екситонні фази, які представляють електрони і дірки, об'єднані у стійкі комплекси, схожі на атоми водню і які мають виключно цікавими властивостями. Ці властивості зараз інтенсивно вивчаються з єдиною метою практичного використання.


Висновки

Бурхливий розвиток твердотільної електроніки почалося з винаходи транзистора в 1948 р.

>Микроелектроника – це спосіб організації електронних процесів, що дозволяє обробляти інформацію у "малих обсягах твердого тіла.

Основна тенденція мікроелектроніки, стійко що зберігається вже з більш 40 років – підвищення ступеня інтеграції N.

Кремній був єдиним матеріалом,раскрившим потенціал твердотільної інтегральноїсхемотехники, і він залишається практично єдиною основоюпланарной технології до нашого часу.

>Твердотельная електроніка – це науково-технічний напрям, яке у вигляді фізичних, хімічних,схемотехнических і технологічних методів і прийомів розв'язує проблеми створеннявисоконадежних електронних пристроїв.


Література

1.Достанко О.П. Технологія інтегральних схем. –Мн.:Вишейшая школа, 1982. – 207 з.

2. Фізичне металознавство / Під редакцією Кана Р., вип. 2.Фазовие перетворення.Металлография. – М.: Світ, 1968.

3.Аваев Н.А., НаумовЮ.Ф.,ФролкинВ.Т. Основи мікроелектроніки. – М.:Радиосвязь, 1991.

4.Курносов А.І. Матеріали для напівпровідникових приладів та інтегральних мікросхем. – М.: Вищу школу, 1980. – 450 з.

5.Чистяков Ю.Д.,РайковаЮ.П. Фізико-хімічні основи технології мікроелектроніки. –М.: Металургія, 1979. – 230 з.


Схожі реферати:

Навігація